基于GIS的矿井突水水源识别算法研究

论文摘要

目前矿井突水已经成为煤矿开采过程中经常遇到的自然灾害之一,严重威胁着煤矿的正常生产和人员生命,并且已经造成了很大的经济损失。因此,快速、准确地识别突水水源就显得尤为重要。正确判别突水水源是矿井防治水工作的主要内容,也是煤矿防治水工作的重要基础,为采取合理有效的防治水措施提供决策依据。本文以邢台煤矿为研究对象,系统地收集了该矿井地质及水文地质相关资料,分析了历年突水区域的空间分布特点、突水点水量变化特征、主要含水层的水文地质特征及其差异和原因,以威胁矿井生产的主要含水层作为水样集,选取常规水化学7大离子作为判别指标,建立了水文数据库及水源判别样本库。同时,利用GIS的空间可视化技术显示各个水样点、突水点的空间分布、化学特性、含水层的相关信息和分析判别结果等。在比较多种判别模型的数学方法的适应性和有效性后,采用灰色局势集决策、模糊识别和贝叶斯逐步分析等方法分别建立了突水水源判别模型,并以邢台煤矿的突水水源为实例进行了对比分析和验证。结果表明:对处于断裂较多、水文地质较为复杂区域的水样点,采用灰色局势决策和模糊识别具有一定的难度,判断准确率不是很理想;而采用贝叶斯逐步分析法判断的结果就较为满意,也满足矿区的实际需求。所以建议选取贝叶斯逐步分析法建立模型,可以很好的对邢台煤矿的突水水源进行识别,实现快速准确判别,为防治水工作提供决策依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 论文的组织结构
• 2 区域概况
• 2.1 自然地理概况
• 2.1.1 井田位置、范围和交通
• 2.1.2 自然地理
• 2.2 矿井地质和构造
• 2.2.1 地层
• 2.2.2 区域构造
• 2.2.3 井田地质构造
• 3 基于GIS 技术的水文特征分析
• 3.1 矿井水文地质条件
• 3.1.1 地表水地质概况
• 3.1.2 主要含水层水文地质特征
• 3.1.3 矿井突水特征
• 3.2 基于GIS 的水空间化学特性
• 3.2.1 地理信息系统简介
• 3.2.2 水信息GIS 数据库的建立
• 4 突水水源判别算法研究及其应用
• 4.1 水文数据存储与管理
• 4.2 灰色局势决策模型的建立及其应用
• 4.2.1 灰色局势决策原理概述
• 4.2.2 数学模型的建立
• 4.2.3 灰色局势决策模型在邢台煤矿判别水源中的应用
• 4.3 模糊识别模型的建立及其应用
• 4.3.1 模糊识别原理概述
• 4.3.2 数学模型的建立
• 4.3.3 模糊识别模式在邢台煤矿判别水源中的应用
• 4.4 贝叶斯逐步判别模型的建立与应用
• 4.4.1 原理概述
• 4.4.2 数学模型的建立
• 4.4.3 贝叶斯逐步判别法在邢台煤矿突水水源判别中的应用
• 4.5 结果分析
• 4.6 水源识别系统的实现
• 4.7 基于GIS 的突水水源判别实例分析
• 5 结论
• 5.1 全文工作总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献